Доставка еды и кислорода на Луну — крайне дорогое удовольствие, поэтому ученые ищут способы производить их на месте. Исследователи из Технического университета Мюнхена разработали прототип фотобиореактора, работающего на лунных ресурсах, и опубликовали результаты в журнале Acta Astronautica.
Реактор на воде и свете может производить кислород и еду для лунных колонистов
Ученые из Технического университета Мюнхена проанализировали возможность создания фотобиореакторов из местных лунных материалов. Исследователи показали, как биологические системы с водорослями могут решить две критические задачи долгосрочных лунных миссий.
Лунная колония. https://www.thesun.co.uk/
Сегодня «лунная агрономия» развивается очень интенсивно. NASA успешно вырастила арабидопсис (родственник горчицы и брокколи) на образцах лунного грунта. ESA изучает способы обработки лунного реголита для создания удобрений. Активно развиваются проекты использования лунной почвы как основы для сельского хозяйства, превращая мертвый грунт в живую экосистему.
Принцип работы фотобиореактора прост: биологическая система, например водоросли, получает необходимые для жизни вещества — углекислый газ и воду, а взамен производит кислород и биомассу. Природа оптимизирует эти процессы, поэтому правильно спроектированные реакторы крайне эффективны при минимальных отходах.
Однако на лунной поверхности такие системы нуждаются в защите от агрессивной среды, включая прямой солнечный свет и высокая радиация, которая убьет живые организмы. Именно материалы для защитного корпуса реактора стали центром исследования.
Фотобиореакторы на лунной базе
Изображения фотобиоректоров, тестируемых для использования на Луне.
Ученые рассмотрели два типа реакторов: трубчатый и плоскопанельный. Второй оказался эффективнее, но требует больше обслуживания. Строительство любого из них сэкономит много миллионов долларов при стоимости доставки 100 тысяч долларов за килограмм. Для трубчатой системы экономия может достичь 50 миллионов долларов.
Структурные материалы уже доступны на Луне — металлы из лунного реголита уже научились получать. Однако водорослям нужен свет: либо от внутреннего освещения со светодиодами, либо от Солнца через прозрачное стекло. Создание прозрачного стекла из лунных ресурсов пока не освоено, хотя исследования ведутся.
Электроника и пластик для уплотнительных колец и печатных плат тоже сложны для лунного производства. Углерод, азот и хлор — критически важные для водорослей элементы — редки на Луне. Авторы предлагают перерабатывать сточные воды лунной колонии для замыкания цикла.
3D-печать домов из лунного реголита.
Исследователи рекомендуют гибридный подход: традиционные методы использования местных ресурсов для производства кислорода в сочетании с фотобиореакторами для получения пищи и дополнительного кислорода. Обе технологии найдут место в лунной колонии, но пока требуют дальнейших разработок.